微纳制造技术：撑起下一代科技革命的隐形脚手架
去年去苏州参观国内一家做MEMS传感器的初创工厂，站在百级洁净间外面隔着防弹玻璃看工程师操作设备，那种震撼我到现在都忘不掉。指甲盖一半大的硅片上，刻了上万根比头发丝细一千倍的功能结构，这些结构不是用来做计算的，是用来实时测血压、测气压、甚至捕捉微弱的心率信号的，这一切的基础，就是现在越来越受关注的微纳制造技术。
说实话，很多科普把这个词说的玄之又玄，普通人听了就觉得是离自己很远的实验室黑科技。其实不对，你每天用的智能手机、戴的智能手表，车里的自动驾驶辅助，去医院做的快速核酸检测，这里面都有微纳制造的功劳。
微纳制造光刻工艺百级洁净间操作图
举个大家能摸到的例子：现在自动驾驶用的激光雷达，主流方案里的MEMS激光雷达振镜，就是微纳制造做出来的。最早的机械激光雷达，有脸盆那么大，装在车上顶难看不说，成本几十万，根本没法大规模普及。用微纳工艺做出来的MEMS振镜，只有绿豆大，通过静电驱动就能快速偏转扫描，直接把激光雷达的体积压缩到火柴盒大小，成本砍到原来的十分之一，才让激光雷达能下放到十几万的家用车上。
就这么小。
解决了大问题。
国产卷对卷微纳制造纳米压印生产设备
传统的微纳加工大多用光刻，一片一片做，成本高速度慢，做不了大面积柔性材料，偏偏现在很多新兴领域都需要大面积的微纳结构——比如钙钛矿光伏的减反膜，柔性传感器的功能层，折叠屏的偏光片，都得要。卷对卷纳米压印就不一样，能像印报纸一样，在柔性材料上连续印刷纳米级结构，速度快成本低，适合大规模量产。之前高端的卷对卷压印设备只有德国和日本能做，现在我们自己能做，精度还不输国外，价格直接砍半，太提气了！
说实话，不止设备，现在很多下游应用也赶上来了。比如做病原体快速检测的微流控芯片，之前九成靠进口，一片芯片卖几十块，现在国内好几家厂商用自主微纳工艺做出来，成本压到两三块，性能还更好，已经占领了国内大部分中低端市场，高端也在往进冲。
不过话说回来，差距还是明摆着的。最顶尖的极紫外光刻相关的微纳制造工艺，我们跟国际头部水平还差个将近十年的功夫，不是喊几句口号就能追上的，得沉下心磨材料磨设备，一步一步来。急不得。
微纳制造接下来会改变什么？
接下来十年，微纳制造的爆发点绝对不止芯片和传感器，很多我们原来想都不敢想的应用，慢慢都会落地。
先说新能源，现在火的一塌糊涂的钙钛矿光伏电池，为什么最近几年效率从百分之十几蹦到了百分之三十多？除了材料本身的改进，很大一部分功劳就是微纳结构光阱。用微纳制造在电池表面做一层规律的纳米级凹凸结构，能把入射的太阳光锁在电池活性层里反复吸收，光吸收效率直接提了十几个百分点，转换效率自然就上去了。还有现在研发中的固态电池，要做纳米级孔道的固态电解质，让锂离子跑得更快，还能阻止锂枝晶生长，这活也得微纳制造来干。
再说说医疗，现在最火的脑机接口，核心部件之一就是微纳加工做的电极阵列。原来的脑电极粗的像针，插进去容易划伤脑组织，一次只能测几个位点的信号。用微纳工艺做的电极阵列，一根电极只有几百纳米粗，一片芯片上能做几百上千根电极，同时采集上百个神经元的信号，损伤还极小，现在已经有不少侵入式脑机接口团队用了自主研发的微纳电极，信号清晰度比传统电极高了几十倍。
我前阵子还看到华南理工的团队做了一种带微纳针状结构的伤口敷料，这种结构能直接刺破细菌的细胞膜，细菌粘上去就死透，不用涂抗生素，就能对付耐药菌感染，现在已经进临床了，这不就是实实在在改变普通人生活的成果吗？
太惊喜了。
很多人说现在全球科技都碰到瓶颈了，其实哪有什么真正的瓶颈，只是我们原来没有能力把东西做的这么小、这么准而已。微纳制造就是撬开这个新维度大门的工具，它藏在所有你看不见的地方，托着下一代科技往前走。你今天习以为常的科技产品，可能十年前就是微纳实验室里的一个实验样品，再过十年，还会有更多我们现在想不到的东西，从实验室走到你我身边。
说点人话：到底什么是微纳制造技术
顾名思义，就是在微米纳米尺度加工制造功能器件的技术。一微米是百万分之一米，一纳米是十亿分之一米，大概就是三四个原子排起来的长度。说白了就是给微观世界“搭积木”，只不过积木块比灰尘还小而已。 很多人第一反应就是芯片制造，没错，先进芯片的制程已经到3纳米了，本质上就是一种微纳制造。但微纳制造的应用范围，远比芯片广的多。微纳制造光刻工艺百级洁净间操作图
举个大家能摸到的例子：现在自动驾驶用的激光雷达，主流方案里的MEMS激光雷达振镜，就是微纳制造做出来的。最早的机械激光雷达，有脸盆那么大，装在车上顶难看不说，成本几十万，根本没法大规模普及。用微纳工艺做出来的MEMS振镜，只有绿豆大，通过静电驱动就能快速偏转扫描，直接把激光雷达的体积压缩到火柴盒大小，成本砍到原来的十分之一，才让激光雷达能下放到十几万的家用车上。
就这么小。
解决了大问题。
国内微纳制造现在走到哪一步了？
放在十年前，高端微纳制造设备几乎全是进口的，小到掩膜板大到压印机，人家说涨就涨，说断供就断供，真的挺憋屈的。这几年不一样了，真的跑出了不少实打实的成果。 今年上半年中科院苏州纳米所的团队，推出了国内首台自主知识产权的大规模连续化卷对卷纳米压印设备，还建了量产线，这个事真的挺值得说。国产卷对卷微纳制造纳米压印生产设备
传统的微纳加工大多用光刻，一片一片做，成本高速度慢，做不了大面积柔性材料，偏偏现在很多新兴领域都需要大面积的微纳结构——比如钙钛矿光伏的减反膜，柔性传感器的功能层，折叠屏的偏光片，都得要。卷对卷纳米压印就不一样，能像印报纸一样，在柔性材料上连续印刷纳米级结构，速度快成本低，适合大规模量产。之前高端的卷对卷压印设备只有德国和日本能做，现在我们自己能做，精度还不输国外，价格直接砍半，太提气了！
说实话，不止设备，现在很多下游应用也赶上来了。比如做病原体快速检测的微流控芯片，之前九成靠进口，一片芯片卖几十块，现在国内好几家厂商用自主微纳工艺做出来，成本压到两三块，性能还更好，已经占领了国内大部分中低端市场，高端也在往进冲。
不过话说回来，差距还是明摆着的。最顶尖的极紫外光刻相关的微纳制造工艺，我们跟国际头部水平还差个将近十年的功夫，不是喊几句口号就能追上的，得沉下心磨材料磨设备，一步一步来。急不得。
微纳制造接下来会改变什么？
微纳制造接下来会改变什么？
接下来十年，微纳制造的爆发点绝对不止芯片和传感器，很多我们原来想都不敢想的应用，慢慢都会落地。
先说新能源，现在火的一塌糊涂的钙钛矿光伏电池，为什么最近几年效率从百分之十几蹦到了百分之三十多？除了材料本身的改进，很大一部分功劳就是微纳结构光阱。用微纳制造在电池表面做一层规律的纳米级凹凸结构，能把入射的太阳光锁在电池活性层里反复吸收，光吸收效率直接提了十几个百分点，转换效率自然就上去了。还有现在研发中的固态电池，要做纳米级孔道的固态电解质，让锂离子跑得更快，还能阻止锂枝晶生长，这活也得微纳制造来干。
再说说医疗，现在最火的脑机接口，核心部件之一就是微纳加工做的电极阵列。原来的脑电极粗的像针，插进去容易划伤脑组织，一次只能测几个位点的信号。用微纳工艺做的电极阵列，一根电极只有几百纳米粗，一片芯片上能做几百上千根电极，同时采集上百个神经元的信号，损伤还极小，现在已经有不少侵入式脑机接口团队用了自主研发的微纳电极，信号清晰度比传统电极高了几十倍。
我前阵子还看到华南理工的团队做了一种带微纳针状结构的伤口敷料，这种结构能直接刺破细菌的细胞膜，细菌粘上去就死透，不用涂抗生素，就能对付耐药菌感染，现在已经进临床了，这不就是实实在在改变普通人生活的成果吗？
太惊喜了。
很多人说现在全球科技都碰到瓶颈了，其实哪有什么真正的瓶颈，只是我们原来没有能力把东西做的这么小、这么准而已。微纳制造就是撬开这个新维度大门的工具，它藏在所有你看不见的地方，托着下一代科技往前走。你今天习以为常的科技产品，可能十年前就是微纳实验室里的一个实验样品，再过十年，还会有更多我们现在想不到的东西，从实验室走到你我身边。